โซเดียมแอซิดไพโรฟอสเฟตทำหน้าที่อย่างไรในอุตสาหกรรมอาหาร?

โซเดียมแอซิดไพโรฟอสเฟต (SAPP) คืออะไร และใช้ในอาหารอย่างไร

องค์ประกอบทางเคมีและโครงสร้างของ SAPP

โซเดียมแอซิดไพโรฟอสเฟต หรือที่เรียกสั้นๆ ว่า SAPP (สูตรเคมี Na2H2P2O7) มาจากโซเดียมฟอสเฟตที่ถูกสลายตัวด้วยความร้อนในสภาพแวดล้อมที่ควบคุมอย่างเหมาะสม สิ่งที่ทำให้สารนี้น่าสนใจคือรูปร่างทรงเตตระเฮดรัล ซึ่งช่วยให้มันละลายในน้ำได้ดีมาก ประมาณ 120 กรัมต่อ 100 มิลลิลิตร เมื่ออุณหภูมิอยู่ที่ประมาณ 20 องศาเซลเซียส นอกจากนี้ยังทำหน้าที่เป็นสารบัฟเฟอร์ที่ดี ช่วยรักษาค่าพีเอชให้อยู่ในช่วง 3.5 ถึง 4.5 ในผลิตภัณฑ์อาหารต่างๆ ได้อย่างมั่นคง โซ่ของฟอสเฟตใน SAPP สามารถจับกับไอออนของโลหะได้โดยไม่เสียเสถียรภาพแม้จะถูกให้ความร้อน ซึ่งอธิบายได้ว่าทำไมผู้ผลิตอาหารจึงพบว่าสารนี้มีประโยชน์มากในผลิตภัณฑ์เช่น ขนมปังและไส้กรอก ที่ต้องการความสม่ำเสมอสูงสุดระหว่างกระบวนการผลิต

การรับรองตามกฎระเบียบและข้อกำหนดสำหรับอาหาร

องค์การอาหารและยา (FDA) (ข้อบังคับ 21 CFR 182.1087) และหน่วยงานความปลอดภัยด้านอาหารแห่งยุโรป (EFSA E450(v)) ต่างรับรองว่า SAPP ชนิดที่ใช้ในอาหารปลอดภัยสำหรับการบริโภค เพื่อให้มีคุณสมบัติตรงตามเกณฑ์ สารนี้จะต้องมีความบริสุทธิ์ของโซเดียมไพริฟอสเฟต (Na₂H₂P₂O₇) ไม่น้อยกว่า 95% และมีโลหะหนักไม่เกิน 0.005% การประเมินความปลอดภัยล่าสุดในปี 2024 ยืนยันสถานะ 'โดยทั่วไปถือว่าปลอดภัย' (Generally Recognized As Safe) อีกครั้ง อนุญาตให้ใช้ได้สูงสุด 4,700 ส่วนในล้านส่วน (ppm) ในส่วนผสมสำหรับอบขนม และ 4,000 ppm ในผลิตภัณฑ์เนื้อสัตว์ต่างๆ หลังกระบวนการหมัก การตลาดของ SAPP ที่ผ่านการรับรองอย่างถูกต้องมีมูลค่าประมาณ 260 ล้านดอลลาร์สหรัฐเมื่อปีที่แล้ว ตามรายงานของอุตสาหกรรม ซึ่งส่วนใหญ่เป็นเพราะผู้ผลิตชื่นชอบความหลากหลายในการใช้งานที่เหมาะสมกับกระบวนการผลิตอาหารต่างๆ ในปัจจุบัน

การประยุกต์ใช้ทั่วไปในหมวดหมู่อาหาร

SAPP มีบทบาทหลัก 4 ประการ:

1. ผงฟู : กรดที่ทำปฏิกิริยาช้าในส่วนผสมเชิงพาณิชย์ 30%
2. เนื้อสัตว์แปรรูป : ช่วยคงความชุ่มชื้นในผลิตภัณฑ์สัตว์ปีกที่ผ่านการหมัก 65%
3. นู๊ดลิสต์ : ตัวควบคุมค่า pH ที่ช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการดูดน้ำกลับในสูตรอาหารแบบเอเชีย 90%
4. ผลิตภัณฑ์เลียนแบบชีส : สารปรับเปลี่ยนพื้นผิวสำหรับละลาย ในผลิตภัณฑ์นมจากพืช

การวิเคราะห์ตลาดคาดการณ์อัตราการเติบโตปีละ 2.7% จนถึงปี 2031 สะท้อนให้เห็นถึงบทบาทที่ไม่สามารถทดแทนได้ของ SAPP แม้จะมีความท้าทายด้านฉลากอาหารธรรมชาติ

SAPP ในฐานะสารทำฟูในผลิตภัณฑ์เบเกอรี่

กลไกการปลดปล่อยก๊าซในผงฟู

โซเดียมแอซิดไพโรฟอสเฟต (SAPP) ทำหน้าที่เป็นกรดชนิดช้าในผงฟู ซึ่งจะทำปฏิกิริยากับโซเดียมไบคาร์บอเนตเฉพาะเมื่อถูกความร้อนเกิน 60°C (140°F) การกระตุ้นตามอุณหภูมินี้ทำให้มั่นใจได้ว่าการปลดปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์จะสอดคล้องกับการจับตัวของโปรตีนระหว่างการอบ ช่วยป้องกันการสูญเสียก๊าซก่อนเวลาและเพิ่มประสิทธิภาพการฟูตัวในเตาอบสำหรับเค้กและมัฟฟิน

การปรับแต่งการฟูแบบช้าให้เหมาะสมในแป้งเค้ก

เมื่อนักวิทยาศาสตร์ด้านอาหารผสม SAPP กับเบกกิ้งโซดาที่เคลือบด้วยแป้งมันสำปะหลัง พวกเขาจะได้เวลามากขึ้นในการเกิดปฏิกิริยา คือประมาณ 8 ถึง 12 นาที เกิดสิ่งมหัศจรรย์ขึ้นเมื่อ SAPP มีปริมาณประมาณ 25% ของส่วนผสมผงฟู สิ่งนี้ช่วยลดความหนืดของแป้งลงประมาณ 18% ซึ่งหมายความว่าอากาศสามารถกระจายตัวได้อย่างสม่ำเสมอมากขึ้นในเนื้อแป้ง ส่งผลให้โครงสร้างของขนมมีคุณภาพดีขึ้นโดยรวม เนื่องจากปฏิกิริยาทางเคมีเกิดขึ้นในภายหลัง จึงทำให้เกิดก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ประมาณ 92% ในขณะที่เค้กกำลังอบอยู่ในเตาอบ ผลลัพธ์คือ เค้กที่ผลิตด้วยวิธีนี้มักจะฟูขึ้นประมาณ 22% เมื่อเทียบกับการใช้สารอื่นที่ทำปฏิกิริยาเร็วกว่า ผู้ทำขนมชอบวิธีนี้เพราะทำให้ได้เค้กที่ใหญ่และฟูขึ้น โดยไม่เสียคุณภาพ

ประสิทธิภาพเปรียบเทียบกับสารปรุงรสเปรี้ยวอื่นๆ เช่น MCP และ SAS

คุณสมบัติ	SAPP	MCP	SAS
จุดเริ่มต้นของปฏิกิริยา	60°C	40°C	80 องศาเซลเซียส
ระยะเวลาการปล่อย CO₂	8-12 นาที	2-4 นาที	15-18 นาที
PH ของผลิตภัณฑ์สุดท้าย	7.2-7.6	6.8-7.0	7.4-7.8
การใช้งานที่เหมาะสมที่สุด	เค้กหลายชั้น	คุกกี้	แป้งหมักแช่แข็ง

โปรไฟล์การเกิดปฏิกิริยาระหว่างของ SAPP ทำให้เหมาะสมอย่างยิ่งกับส่วนผสมเบเกอรี่ที่ต้องการการฟูในช่วงเวลาที่กำหนดและคงตัวได้ดีบนชั้นวาง โดยมีความทนทานต่อความร้อนดีกว่าโมโนแคลเซียมฟอสเฟต (MCP) และให้รสชาติเป็นกลางได้ดีกว่าโซเดียมอะลูมินัมซัลเฟต (SAS)

การควบคุมค่าพีเอชและการปรับสภาพโดว์ในอาหารแปรรูป

การควบคุมค่าพีเอชเพื่อปรับปรุงเนื้อสัมผัสและประสิทธิภาพในการผลิต

SAPP ทำงานได้ดีมากในฐานะตัวควบคุมค่าความเป็นกรด-เบสในระบบแป้ง โดยรักษาระดับความเป็นกรดไว้ที่ประมาณ 5.2 ถึง 5.8 สิ่งนี้ช่วยให้เกิดการพัฒนาของกลูเตนอย่างเหมาะสม และทำให้สารแป้งเกิดการเจลาตินได้อย่างถูกต้อง เมื่อระดับความเป็นกรดคงที่อยู่ในช่วงที่เหมาะสมนี้ แป้งจะไม่เหนียวเกินไป แต่ยังคงขยายตัวอย่างสม่ำเสมอขณะอบ สิ่งนี้มีความสำคัญอย่างมากในการผลิตในโรงงาน เพราะหากแป้งเหลวหรือข้นเกินไป อาจทำให้กระบวนการอัดรีดช้าลงอย่างมีนัยสำคัญ อีกข้อดีหนึ่งของ SAPP คือ ความสามารถในการรักษาเสถียรภาพของเอนไซม์ตลอดกระบวนการผลิต ความเสถียรนี้ทำให้เกิดความแปรปรวนระหว่างชุดการผลิตน้อยลง และผู้ผลิตรายงานว่าเวลาในการแปรรูปสั้นลงประมาณ 12 ถึง 15 เปอร์เซ็นต์ ส่วนข้อดีที่ดีที่สุดคือ ผลิตภัณฑ์สุดท้ายยังคงรักษากลุ่มโครงสร้างไว้ได้แม้จะได้รับประสิทธิภาพเพิ่มขึ้นเหล่านี้

การเสริมประสิทธิภาพของโปรตีนและการจับน้ำในบะหมี่และแป้ง

เมื่อผลิตบะหมี่ด่าง การเติม SAPP จะช่วยเพิ่มความสามารถของกลูเตนในการกักเก็บน้ำได้ดีขึ้นประมาณ 18 ถึง 22 เปอร์เซ็นต์ เมื่อเทียบกับบะหมี่ทั่วไปที่ไม่มีฟอสเฟต ส่งผลให้บะหมี่มีความเหนียวยืดหยุ่นมากขึ้น และสูญเสียน้ำหนักน้อยลงขณะปรุงอาหาร ตัวเลขชี้ชัดเจนมาก: การสูญเสียขณะปรุงลดลงต่ำกว่า 8% ในขณะที่ผู้ผลิตส่วนใหญ่มักจะสูญเสียประมาณ 12% สิ่งที่ทำให้ SAPP โดดเด่นจริงๆ คือ ความสามารถในการจับไอออนและป้องกันไม่ให้โปรตีนรวมตัวกันเป็นก้อนระหว่างกระบวนการผสมเร็ว ซึ่งช่วยให้แป้งสามารถทนต่อแรงกระแทกทางกลได้โดยไม่แตกหัก ตรงนี้สำคัญมากในสายการผลิตพาสต้าสด ที่แต่ละขั้นตอนมีเวลาจำกัดมาก โดยโรงงานส่วนใหญ่จำเป็นต้องดำเนินการทุกอย่างภายในประมาณ 90 วินาที ดังนั้นคุณสมบัตินี้จึงมีความสำคัญอย่างยิ่งต่อการรักษามาตรฐานคุณภาพตลอดการผลิตจำนวนมาก

การปรับปรุงการดูดน้ำกลับและการคงความแน่นในระบบบะหมี่สำเร็จรูป

บะหมี่กึ่งสำเร็จรูปที่ปรับปรุงด้วยเทคโนโลยี SAPP สามารถดูดน้ำได้เร็วกว่าบะหมี่ทั่วไปถึง 40% แต่ยังคงรักษารูปร่างไว้ได้ โดยมีความแข็งแรงต่อการกดอัดเกินกว่า 85 นิวตันต่อตารางเซนติเมตรหลังต้ม บะหมี่ชนิดนี้ทำผลงานได้ดีกว่าบะหมี่แบบดั้งเดิมที่ใช้เกลือด่างประมาณ 15 ถึง 20 เปอร์เซ็นต์ในการทดสอบสมรรถนะ เหตุผลคือ SAPP สร้างช่องอากาศขนาดเล็กๆ ภายในแป้งในระหว่างกระบวนการทอด ซึ่งหมายความว่าน้ำจะถูกดูดซึมอย่างรวดเร็ว แต่โครงสร้างของเส้นบะหมี่ยังคงแข็งแรงและไม่เละ เมื่อนำไปใช้ในกระบวนการผลิตจำนวนมาก บริษัทพบว่าส่วนผสม SAPP ที่ดีที่สุดช่วยลดการดูดซึมน้ำมันลงได้ประมาณ 9% ที่สำคัญกว่านั้น แทบทุกชุดการผลิต (ประมาณ 98 จากทุก 100 ชุด) ผ่านมาตรฐาน USDA ด้านความเหนียวที่กำหนดไว้

การจับโลหะและการถนอมอาหาร: การป้องกันการเกิดออกซิเดชันและการเปลี่ยนสี

SAPP จับไอออนโลหะอย่างไรเพื่อยับยั้งปฏิกิริยาที่ทำให้เน่าเสีย

SAPP ทำหน้าที่คล้ายตัวจับไอออน (chelating agent) โดยยึดจับโลหะทรานซิชัน เช่น เหล็กและทองแดง ซึ่งโดยปกติจะเร่งกระบวนการเช่น การออกซิเดชันของไขมันและการเสื่อมสภาพจากเอนไซม์ เมื่อ SAPP จับกับไอออนของโลหะพวกนี้ จะช่วยป้องกันส่วนผสมที่ไวต่อการเสื่อมสภาพไม่ให้สลายตัวเร็วเกินไป โดยเฉพาะในผลิตภัณฑ์ที่มีปริมาณไขมันสูง ประโยชน์ที่แท้จริงมาจากการจับกับโลหะเหล่านี้ ซึ่งช่วยยับยั้งการเพิ่มจำนวนของอนุมูลอิสระที่ไม่ควบคุม และเราทุกคนรู้ดีว่าเมื่ออนุมูลอิสระเกิดขึ้นอย่างไม่ควบคุม จะทำให้อาหารหืนเร็วขึ้น และลดอายุการเก็บของผลิตภัณฑ์บนชั้นวางขาย

การป้องกันความหืนจากการออกซิเดชันและการเสื่อมสภาพของสีในไขมันและเนื้อสัตว์

เมื่อพูดถึงผลิตภัณฑ์ที่มีเนื้อสัตว์และไขมันสูง SAPP จะช่วยป้องกันจุดสีเทาที่น่ารำคาญ ซึ่งมักจะปรากฏขึ้นตามกาลเวลา โดยการทำงานของมันคือยับยั้งกระบวนการออกซิเดชันที่เกิดจากการทำปฏิกิริยากันระหว่างเหล็กกับสารสีฮีม การศึกษาวิจัยแสดงให้เห็นว่า เมื่อเนื้อแปรรูปได้รับการบำบัดด้วย SAPP ประมาณ 0.3% จะสามารถคงสีเดิมไว้ได้ราว 89 เปอร์เซ็นต์ แม้จะเก็บในตู้เย็นนานเกือบหนึ่งเดือน นอกจากนี้ SAPP ยังมีบทบาทสำคัญอีกประการหนึ่ง กล่าวคือ โดยการควบคุมระดับ pH ให้มีเสถียรภาพและทำให้โลหะเป็นกลาง มันจึงช่วยป้องกันการสลายตัวของกรดไขมันไม่อิ่มตัว ซึ่งอาจนำไปสู่การเกิดรสชาติที่ไม่พึงประสงค์ในผลิตภัณฑ์ที่เก็บรักษาไว้

กรณีศึกษา: การยับยั้งผลึกสตรูไวต์ในอาหารทะเลกระป๋อง

SAPP ช่วยป้องกันการเกิดผลึกสตรูไวต์ (แมกนีเซียมแอมโมเนียมฟอสเฟต) ในอาหารทะเลกระป๋องโดยการจับไอออนแมกนีเซียมระหว่างกระบวนการให้ความร้อน การทดลองในอุตสาหกรรมปี 2022 แสดงให้เห็นว่า SAPP ความเข้มข้น 0.1% สามารถลดการเกิดสตรูไวต์ในกุ้งกระป๋องได้ 97% เมื่อเทียบกับกลุ่มที่ไม่ได้รับการรักษา โดยไม่เปลี่ยนแปลงเนื้อสัมผัสหรือรสชาติ

การควบคุมการเปลี่ยนสีน้ำตาลจากเอนไซม์ในมันฝรั่งแปรรูป

ด้วยการจับไอออนทองแดงซึ่งจำเป็นต่อการทำงานของโพลีฟีนอลออกซิเดส (PPO) SAPP ช่วยลดการเปลี่ยนสีน้ำตาลจากเอนไซม์ในมันฝรั่งหั่นได้ 73% ภายใน 24 ชั่วโมง ประสิทธิภาพนี้เพิ่มขึ้นจากคุณสมบัติในการปรับค่า pH ซึ่งช่วยคงความขาวของมันฝรั่งระหว่างการเก็บแช่แข็ง—ให้ผลดีกว่ากรดซิตริก ซึ่งอาจทำให้เกิดรสเปรี้ยวเมื่อใช้ในความเข้มข้นที่มีประสิทธิภาพ

การกักเก็บความชื้น เนื้อสัมผัส และความท้าทายด้านฉลากสะอาดในเนื้อสัตว์และอาหารแช่แข็ง

การปรับปรุงความชุ่มฉ่ำและผลผลิตในเนื้อสัตว์แปรรูปและเนื้อสัตว์ดอง

SAPP ช่วยกักเก็บความชื้นในเนื้อสัตว์แปรรูปไว้ได้ดี เนื่องจากช่วยเพิ่มประสิทธิภาพการจับน้ำของโปรตีน ซึ่งเกิดขึ้นหลัก ๆ จากการควบคุมระดับ pH ให้คงที่และการแลกเปลี่ยนไอออนภายในโครงสร้างของเนื้อสัตว์ เมื่อพิจารณาผลลัพธ์จริง ผลิตภัณฑ์ที่บรรจุสุญญากาศจะมีการสูญเสียของเหลว (purge loss) ลดลงประมาณ 35% เมื่อเทียบกับวิธีการมาตรฐาน นอกจากนี้ ผลผลิตในการผลิตยังเพิ่มขึ้นระหว่าง 6 ถึง 8 เปอร์เซ็นต์จุด อีกด้วย สำหรับผู้ผลิตที่ทำงานกับเนื้อสัตว์รมควัน เช่น แฮม และไส้กรอกชนิดต่างๆ ผลดีเหล่านี้มีความหมายอย่างมาก เพราะไม่มีใครต้องการเห็นชิ้นเนื้อแห้งออกมาจากบรรจุภัณฑ์ การคงเนื้อสัมผัสที่ฉ่ำนุ่ม และการประกันว่าแต่ละชิ้นสามารถหั่นออกมาได้อย่างสะอาด เป็นสิ่งสำคัญมากต่อความพึงพอใจของผู้บริโภค และความสม่ำเสมอของผลิตภัณฑ์ในแต่ละล็อต

การรักษาความคงตัวของสีและอายุการเก็บรักษาในผลิตภัณฑ์เนื้อแช่แข็ง

เมื่อพูดถึงผลิตภัณฑ์เนื้อสัตว์แช่แข็ง SAPP มีประสิทธิภาพดีเยี่ยมในการหยุดยั้งการออกซิเดชันของไขมัน เนื่องจากมีความสามารถในการจับกับไอออนโลหะ ซึ่งช่วยให้เนื้อสัตว์คงความสดและสีแดงได้นานกว่าหนึ่งปีในระหว่างการเก็บรักษา อีกหนึ่งประโยชน์คือ การที่ SAPP ช่วยลดการเกิดผลึกน้ำแข็งที่ไม่พึงประสงค์ ซึ่งมักเกิดขึ้นเมื่อเนื้อสัตว์ผ่านกระบวนการแช่แข็งและละลายน้ำแข็งซ้ำๆ ทำให้คงโครงสร้างของเนื้อสัตว์ไว้ได้ ไม่เละหรือนุ่มเกินไป การศึกษาที่ดำเนินการกับผลิตภัณฑ์อาหารหลายชนิดแสดงให้เห็นว่า สารผสมฟอสเฟตที่มี SAPP ให้ผลลัพธ์โดยเฉพาะอย่างยิ่งในผลิตภัณฑ์เช่น เบอร์เกอร์แช่แข็งและไก่สะโพกทอด (chicken nuggets) ซึ่งรูปลักษณ์และความเหนียวแน่นของเนื้อเป็นสิ่งสำคัญที่สุดต่อผู้บริโภค

การถ่วงดุลระหว่างประโยชน์เชิงหน้าที่กับความต้องการของผู้บริโภคที่ต้องการฟอสเฟตในปริมาณต่ำ

คนจำนวนมากยังคงต้องการผลิตภัณฑ์ที่มีฉลากสะอาด ด้วยส่วนผสมสังเคราะห์น้อยที่สุด แม้ว่าส่วนผสมเหล่านั้นจะใช้งานได้ดีก็ตาม ตามข้อมูลจาก IFIC เมื่อปีที่แล้ว มีผู้บริโภคประมาณสองในสามที่เลือกซื้อผลิตภัณฑ์ตามแนวทางนี้ ในขณะนี้ เพื่อตอบสนองความต้องการ ผู้ผลิตอาหารเริ่มลดปริมาณ SAPP ลงประมาณหนึ่งในห้าถึงหนึ่งในสาม โดยการผสมฟอสเฟตชนิดต่างๆ เข้าด้วยกัน บางบริษัทเริ่มใช้วิธีสร้างสรรค์ เช่น การเติมสารสกัดจากราสเบอร์รี่เป็นสารต้านอนุมูลอิสระจากธรรมชาติ หรือใช้ใยส้มเพื่อช่วยคงความชุ่มชื้นให้ผลิตภัณฑ์เหมือนวิธีดั้งเดิม แต่ข้อเสียคือ วิธีใหม่เหล่านี้มักต้องการตัวช่วยคงสภาพเพิ่มเติม ทำให้สูตรผลิตภัณฑ์ซับซ้อนขึ้น และโดยทั่วไปทำให้ต้นทุนการผลิตสูงขึ้นสำหรับผู้ผลิตที่พยายามรักษาความสามารถในการแข่งขัน พร้อมกับตอบโจทย์ความคาดหวังของผู้บริโภค

คำถามที่พบบ่อย

สูตรเคมีของโซเดียมแอซิดไพริฟอสเฟตคืออะไร

สูตรเคมีของโซเดียมแอซิดไพริฟอสเฟต (SAPP) คือ Na2H2P2O7

ทำไม SAPP จึงถือว่าปลอดภัยต่อการบริโภค

SAPP ได้รับการยอมรับว่าปลอดภัยต่อการบริโภคจากทั้งองค์การอาหารและยาแห่งสหรัฐอเมริกา (FDA) และหน่วยงานความปลอดภัยด้านอาหารของยุโรป เนื่องจากมีระดับความบริสุทธิ์ไม่ต่ำกว่า 95% และมีโลหะหนักปนเปื้อนในปริมาณต่ำมาก

SAPP ทำหน้าที่เป็นสารฟูฟ่องอย่างไร

SAPP ทำหน้าที่เป็นกรดชนิดปล่อยช้าในผงฟู ซึ่งช่วยให้เกิดการปล่อยก๊าซคาร์บอนไดออกไซด์ระหว่างการอบที่อุณหภูมิสูง ช่วยให้ได้เนื้อสัมผัสและฟูตัวตามที่ต้องการ

SAPP สามารถช่วยยืดอายุการเก็บรักษาผลิตภัณฑ์อาหารได้หรือไม่

ได้ SAPP ทำหน้าที่เป็นสารจับไอออนโลหะ โดยการจับกับไอออนของโลหะที่ก่อให้เกิดการเสื่อมสภาพและการเกิดออกซิเดชัน จึงช่วยยืดอายุการเก็บรักษาผลิตภัณฑ์อาหาร

SAPP มีบทบาทอย่างไรในผลิตภัณฑ์เนื้อสัตว์

SAPP ช่วยในการคงความชุ่มชื้นและป้องกันการเกิดออกซิเดชันของไขมันในเนื้อสัตว์แปรรูป ช่วยรักษาน้ำฉ่ำและสีสันให้คงที่ตลอดช่วงเวลาการเก็บรักษาที่ยาวนาน